C_3/MRC混合制冷剂组成对液化天然气流程的影响

介绍了丙烷混合制冷循环液化天然气流程的原理,由于设备众多、流程复杂,提出了相关必要的约束条件。关键参数的选择对流程的可行性、压缩机耗功、原料天然气和混合制冷剂的流量及装置的技术经济性等关键指标尤为关键。重点考察混合制冷剂、原料天然气的组成对液化流程的影响,以比功耗作为目标函数来进行流程优化,以获取流程混合制冷剂的最优配比。     

C_3/MRC天然气液化工艺模拟及影响因素分析

带丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气工艺具有流程简单、效率高、运行费用低、适应性强等优点,因而得到广泛应用。利用流程模拟软件HYSYS对带丙烷预冷的混合制冷剂液化工艺进行了模拟,给出了流程中涉及到的主要物流参数,并通过改变天然气进料压力、高压制冷剂压力、低压制冷剂压力等参数分析了其对流程工艺液化率及功耗的影响。     

双循环混合制冷剂天然气液化流程的优化模拟

为了降低天然气液化工厂中液化单元双循环混合制冷剂天然气液化流程(DMR)的功耗,文中采用化工过程模拟软件HYSYS建立了优化计算模型,该模型以系统最小功耗为目标函数,以混合制冷剂压力和配比为决策变量,选取了一种典型的天然气组分对DMR液化流程进行了优化模拟,得到了流程中各点的状态参数、最优操作参数和最优混合制冷剂配比。在优化过程中发现,优化的实质是:在满足各换热器最小温差情况下,通过对混合冷剂配比和流程参数的优化使各换热器内的平均换热温差尽可能减小。此外,在保证99.6%的高天然气液化率的情况下,文中得到流程的单位质量天然气的液化功耗为271 kW/t,液化■效率为45.4%,与国内现行的DMR流程功耗相比,能耗显著降低。     

丙烷预冷混合制冷剂液化工艺原料气敏感性分析

液化天然气液化后的体积仅为原体积的1/625,十分有利于运输和储存。丙烷预冷混合制冷剂液化工艺是目前最常用的天然气液化工艺,该工艺结合了级联式液化流程与混合制冷剂液化流程的优点,既高效又简单,目前世界上80%以上的基本负荷型天然气液化装置采用了此流程。由于实际情况中原料气的入口压力、温度、组分均存在变化的可能,需要针对工艺的原料气敏感性进行动态仿真分析。通过分别添加原料气压力、温度、组分的扰动,得到了各个工艺系统的动态响应。结果表明:当丙烷预冷混合制冷剂液化工艺分别存在原料气压力、温度、组分扰动时,各个系统均能在一段时间后重新恢复稳定,稳定时间为20~250 min。验证了丙烷预冷混合制冷剂液化工艺在原料气入口条件扰动时的稳定性和可靠性。     

双混合制冷剂液化流程模拟与分析

与级联式、丙烷预冷液化流程相比,双循环混合制冷剂液化流程在功率消耗、生产率等方面有了更明显的改善,使液化循环更高效、能耗更低。文章对双循环混合制冷剂液化流程用HYSYS软件进行模拟,针对天然气和混合制冷剂的物性特点,选用P-R方程作为计算这两类混合物的状态方程,并分析不同组分配比、天然气压力及预冷温度等对冷剂循环量、压缩机功耗、液化率等的影响。     

双混合制冷剂天然气液化过程实验分析

浮式天然气液化装置（LNG-FPSO）具有便于迁移、设备可靠、安全性高等特点,适应于海上油气田的开发。而混合制冷剂流程效率高、处理量大,在海况较平稳、气田产量大的条件下具有明显优势。利用与中海石油气电集团技术研发中心合作研制的浮式双混合制冷剂液化实验装置来验证双混合制冷剂流程的准确性,并对目标气田的原料气产量、原料气入口温度及压缩机频率等进行敏感性分析,以及海上适应性进行研究评价。通过实验发现双混合冷剂液化工艺可满足平稳海况下大规模天然气液化处理,原料气温度、压力在一定范围内变化对流程影响较小,采用变频式压缩机可有效降低低负荷下系统能耗。     

混合制冷剂循环的级数对制冷性能的影响

混合制冷剂制冷循环可以提高制冷系统的效率,广泛应用在天然气液化领域。混合制冷剂的循环级数对制冷性能影响很大。针对不同级数的混合制冷剂循环进行热力学分析,建立了流程中主要设备的热力学模型,模拟计算了采用不同级数的混合制冷剂循环的天然气液化流程,得到不同级数的制冷循环的主要参数：制冷压缩机的功耗、制冷系数和火用效率。结果表明,制冷循环的级数增加,制冷系统的功耗降低,制冷系数和火用效率增加,但是级数增加对制冷性能的影响减小。制冷循环的级数增加会增加流程的复杂性,降低可操作性,不同规模的制冷系统的最优级数不同,规模越大,最优级数就越多。     

双混合制冷剂天然气液化过程实验分析

浮式天然气液化装置(LNG-FPSO)具有便于迁移、设备可靠、安全性高等特点,适应于海上油气田的开发。而混合制冷剂流程效率高、处理量大,在海况较平稳、气田产量大的条件下具有明显优势。利用与中海石油气电集团技术研发中心合作研制的浮式双混合制冷剂液化实验装置来验证双混合制冷剂流程的准确性,并对目标气田的原料气产量、原料气入口温度及压缩机频率等进行敏感性分析,以及海上适应性进行研究评价。通过实验发现双混合冷剂液化工艺可满足平稳海况下大规模天然气液化处理,原料气温度、压力在一定范围内变化对流程影响较小,采用变频式压缩机可有效降低低负荷下系统能耗。     

吸附余压预冷的煤层气混合制冷剂液化流程

煤层气(CBM)作为一种非常规的天然气,常常含有较多氮气,因此其液化方法也有所不同。文章提出了一种针对带压气源的新型吸附-液化一体化的煤层气混合制冷剂循环(MRC)液化流程。首先通过变压吸附实现氮/甲烷的分离,之后浓缩甲烷进入后续液化流程,而分离出的带余压氮气则直接膨胀对浓缩甲烷进行预冷。并根据浓缩甲烷预冷后不同的温度范围分别设计了3种MRC液化过程。通过HYSYS模拟优化得出了不同含氮摩尔分数及不同吸附余压下使MRC流程单位液化功最小的混合制冷剂配比,并比较了相应的一体化流程和不带预冷的普通MRC液化流程的系统单位产品液化功。结果表明,高含氮摩尔分数下,一体化流程能够大大地降低系统单位功耗。     

小型撬装式LNG装置的流程模拟

为了使小型撬装式LNG（液化天然气）装置的流程研究具有普遍意义,通过对液化流程的评价,分别从混合制冷剂液化流程和膨胀机液化流程中选择了极具代表性、性能最佳的丙烷预冷混合制冷剂液化流程和N2-CH4膨胀机液化流程,并结合液化流程的发展趋势,综合多种液化流程的优点,提出了节能新型混合制冷剂液化流程,对以上液化流程进行了模拟计算,并比较了流程的关键参数.结果表明,节能新型混合制冷剂液化流程简便灵活、能耗低、液化率高,适应于小型撬装式LNG装置.     

LNG液化工艺流程及现场运用综述

液化天然气具有燃烧热值高、污染少,便于运输,储存效率高等特点。天然气液化已形成一门高科技技术,普遍应用于液化天然气工业化生产中。总结介绍了几种LNG液化流程(级联式液化流程、混合制冷剂液化流程、带膨胀机的液化流程)的工艺特点及优缺点,并概述了各流程的的发展及现场运用情况。     

三种天然气液化流程模拟分析

结合实际参数,利用HYSYS软件分别对闭式混合冷剂、带丙烷预冷的混合冷剂及调峰型液化流程进行模拟计算,通过分析比较三种天然气模拟流程过程中制冷剂、功耗、液化率等参数,得到三种天然气液化流程的优缺点,为实际工艺流程的选择提供指导。     

撬装型混合制冷剂液化天然气流程的热力学分析

从热力学的角度出发,详细分析了撬装型混合制冷剂液化流程SP-MRC的关键参数对流程性能（包括比功耗、液化率、比制冷剂流量和比冷却水负荷）的影响。这些关键参数包括：分离器S1和S2的温度;高压制冷剂和低压制冷剂的压力;天然气的入口压力和LNG的储存压力;天然气的组分;混合制冷剂的组分。     

LNG混合制冷剂的数值优化研究进展综述

液化天然气(LNG)制备中的混合制冷剂主要由N2和C1~C5组成,各种成分的配比直接影响到液化流程的效率。而优化这些非共沸混合物的配比涉及到过程热力学,是一个复杂的多变量非线性问题。论文综述了国内外文献公开报导的LNG混合制冷剂数值优化方法和原理,并对各种数值优化结果进行了对比分析和讨论。基于现阶段LNG混合制冷剂的主要研究内容和研究成果,提出了进一步的研究方向。     

C3/MRC天然气液化流程工艺参数优化及用能分析

利用化工模拟软件HYSYS建立C3/MRC工艺仿真模型,以现场运行参数对模型进行修正,在已建模型基础上,对其进行优化。以系统能耗为优化目标,制冷剂的压力以及制冷剂的组成配比为优化变量,建立优化模型,得到最优冷剂配比以及优化后各关键节点的相关参数。对比优化前后的参数,发现在当天然气液化率相同时,保证LNG产量不变及产品气品质达标的前提下,优化后混合制冷剂循环量降低了11.34%,LNG比功耗降低了14.72%,大大降低了系统能耗。     

氮气膨胀制冷天然气液化工艺研究

通过对氮气膨胀制冷天然气液化工艺进行模拟和分析,得到各关键参数对该液化系统的液化率和比功率的变化情况:随着原料气压力增大,液化率和比功率分别呈近线性增大和减小,原料气温度的影响与之相反;制冷剂高压压力增加或制冷剂低压压力减小时,液化率均呈现上升趋势,但上升幅度有所减小;比功率呈先减小后增大势态,即存在一个低点使得比功率最小。合理选择制冷剂高压压力和制冷剂低压压力具有优化价值;循环制冷剂温度或LNG储存压力升高,液化率线性增大,比功率显著降低。     

调峰型天然气液化流程影响因素分析

调峰型天然气液化流程是实际生产过程中比较实用的天然气液化工艺流程。通过HYSYS模拟软件,模拟计算调峰型天然气液化流程在LNG储存压力、混合冷剂(N_2+CH_4)以及高(低)压制冷剂压力不同值时的效果,并计算分析液化流程达到最佳效果时各影响因素的取值范围,为实际工艺流程设计提供理论指导。     

C3/MRC液化流程中原料气成分及制冷剂组分匹配

针对两种代表性原料天然气No.1和No.2,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对C3/MRC天然气液化流程进行了动态模拟,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,通过模拟研究获得了混合制冷剂各个组分N₂、CH₄、C₂H₆及C₃H₈在制冷系统中的不同作用,同时获得了制冷剂组分与混合制冷剂高低压以及原料天然气c_p-T之间的依赖关系,全面动态地展示了制冷剂各组分在C3/MRC流程中的影响和作用。在此基础上,又对比了原料天然气No.1和No.2在不同混合制冷剂高低压下C3/MRC流程的能耗指标。研究结果表明：原料天然气的c_p-T关系是决定整个C3/MRC流程能耗高低的关键因素,而混合制冷剂的组分或高低压的选择则对系统能耗影响较弱。混合制冷剂的组成及其高低压力的选择应根据原料天然气的c_p-T关系进行合理选取,以确保流程设计更为合理。     

一种基于浮式LNG的预处理和液化流程模拟

天然气的预处理和液化是海上天然气利用前的两个关键环节。选取变压吸附分离法(PSA)作为浮式LNG预处理流程的工艺方法,选择新型CO₂预冷空气膨胀液化流程作为浮式LNG天然气液化的工艺方法,并对以上预处理和液化流程进行了模拟计算与分析。结果表明,采用双层吸附剂变压吸附(PSA)预处理流程能耗低,全气体运行避免了液体吸收剂随波浪晃动的缺点,可以满足海上天然气预处理的要求;CO₂预冷空气膨胀液化流程在预冷剂及制冷剂循环过程中,没有液体的产生,安全性高;以上预处理和液化流程适应于海上晃动的LNG平台。     

高含氮天然气液化工艺的探讨

在不同气源中,含氮量较高的天然气热值低、集输过程中能耗大,为脱除天然气中过高含量的氮气,设计了深冷脱氮的天然气液化工艺。利用过程系统软件HYSYS模拟了深冷脱氮及液化天然气的过程,并分析了原料天然气特性、制冷剂特性及精馏塔操作条件对液化单元能耗的影响,对工艺条件进行了优化。结果表明,在制冷剂循环压力和温度为0.4MPaG和35℃,原料天然气压力和温度分别为2.6MPaG和20℃,精馏塔压力为0.6MPaG,氮气所占比例为0.5时,该液化单元的功耗最小,为0.527kW/Nm3,该工艺模拟和优化为高含氮气源进行液化利用提供了重要的参考。